JP2606483B2 - シート寸法測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高速走行中のベルトコ
ンベア上の鋼板（以下シートという）の寸法（剪断長、
幅、直角度）を連続的に計測するシート寸法測定装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
剪断されたシートの寸法保証は、剪断過程でシートの一
部を抜き取って計測し、そして計測した結果が規格から
外れているとそのシートをリジェクトすることによりな
されていた。しかし、抜き取り検査のため製品全数の寸
法保証ができず、また、人手による検査のため時間もか
かり、時間的ロスが大きいという問題点があった。

【０００３】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたものであり、高速走行中のベルトコンベア
上のシートの寸法（剪断長、幅、直角度）を連続的にオ
ンラインで計測することを可能にしたシート寸法測定装
置を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明に係るシート寸法
測定装置は、ベルトコンベア上を走行する鋼板の寸法を
測定する装置において、鋼板の搬送方向に対して直交す
る方向に沿って少なくとも１対設けられ、鋼板の先端部
の位置データを測定する先端部測定用のセンサと、鋼板
の搬送方向に沿って少なくとも１対設けられ、鋼板の一
方の側端部の位置データを測定する第１の側端部測定用
のセンサと、鋼板の他方の側端部の位置データを測定す
る第２の側端部測定用のセンサと、鋼板の搬送方向に対
して直交する方向に沿って少なくとも１対設けられ、鋼
板の後端部の位置データを測定する後端部測定用のセン
サと、各センサに対応した位置にそれぞれ設けられ、先
端部測定用のセンサが測定した位置データがその光軸中
心に相当する値になった時点で同時に鋼板の各端部を瞬
間的に照射する照明手段とを備えている。

【０００５】本発明に係るシート寸法測定装置は、更
に、後端部測定用のセンサ及びそれに対応した照明手段
が搭載され、鋼板の搬送方向に対して前後に移動制御さ
れる第１のステージと、第１の側端部測定用のセンサ及
びそれに対応した照明手段が搭載され、鋼板の搬送方向
に対して直交する方向に移動制御される第２のステージ
と、第２の側端部測定用のセンサ及びそれに対応した照
明手段が搭載され、鋼板の搬送方向に対して直交する方
向に移動制御される第３のステージと、第１のステージ
に平行配置され、当該ステージに搭載されたセンサの位
置をそれぞれ検出して出力する第１の１対のマグネスケ
ールと、第２のステージに平行配置され、当該ステージ
に搭載されたセンサの位置をそれぞれ検出して出力する
第２の１対のマグネスケールと、第３のステージに配置
され、当該ステージに搭載されたセンサの位置を検出し
て出力する第３のマグネスケールと、照明手段が鋼板の
各端部を照射したときの各マグネスケールの出力と各セ
ンサの位置データとに基づいて、第１のステージに搭載
にされた後端部測定用のセンサの鋼板の搬送方向に対し
て直交する方向に対する位置ずれ及び第２のステージに
搭載された第１の側端部測定用のセンサの鋼板の搬送方
向に対する位置ずれをそれぞれ考慮して、鋼板の剪断
長、幅又は直角度を算出する演算手段と、照明手段が鋼
板の各端部を照射したときの各センサの位置データに基
づいて、次に搬送されてくる鋼板の端部が各センサの光
軸中心に相当する位置になるように、第１のステージ、
第２のステージ及び第３のステージをそれぞれ移動制御
する駆動手段とを有する。

【０００６】

【作用】本発明においては、先端部測定用のセンサが測
定した位置データがその光軸中心に相当する値になった
時点で、照明手段が鋼板（シート）の各端部を瞬間的に
照射する。そして、演算手段はこのように瞬間的に照射
された状態即ち静止状態における各マグネスケールの出
力と各センサの位置データとを入力して、その入力デー
タに基づいてシートの剪断長、幅又は直角度を算出す
る。

【０００７】また、本発明においては、照明手段がシー
トの各端部を照射したときの各センサの位置データがそ
の光軸中心に相当する値にないとき、即ち、センサの光
軸中心がシートの端部位置にないときには、駆動手段
が、次に搬送されてくる鋼板も同様に状態で搬送されて
くるものとして、その鋼板の端部が各センサの光軸中心
に相当する位置になるように、第１のステージ、第２の
ステージ及び第３のステージをそれぞれ移動制御する。
このような移動制御により、次に搬送されて測定される
鋼板の端部位置がセンサの光軸中心となり、鋼板が上下
方向に変動しても測定の際の幾何学的な誤差が少なくな
るようにしている。

【０００８】図７は本発明の動作を説明するための説明
図である。同図（ａ）は本発明における態様を示した説
明図であり、センサの光軸中心が常にシートの端部位置
にくるように制御されているので、シートが上下方向に
変動しても、その幾何学的な測定誤差は少ないことが分
かる。

【０００９】同図（ｂ）は従来一般的に行われている計
測方法を示した図であり、センサの光軸中心とシートの
端部位置とがずれている場合には、シートが上下方向に
変動すると、その幾何学的な測定誤差は大きくなること
が分かる。同図（ｃ）は図（ｂ）のセンサをＣＣＤに置
き換えた場合の例を示した図であり、平行光線を使用し
ても、ＣＣＤにおいてもやはりシートの端部を見ている
ので、図示のような誤差が発生する。

【００１０】更に、本発明においては、後端部測定用の
センサはシートの搬送方向に対して直交する方向にそれ
ぞれ所定の間隔をもって少なくとも１対配置され、第１
の側端部測定用のセンサはシートの搬送方向に所定の間
隔をもって少なくとも１対配置されている。そして、平
行配置された１対のマグネスケールによりセンサが移動
する際に斜めなってもそれを検出することができる。こ
のため、マグネスケールの出力に基づいてセンサの位置
又はその位置データを演算上で補正することができ、シ
ートが斜めに搬送されてもその剪断長、幅又は直角度が
いずれも高精度に演算される。

【００１１】

【実施例】図２は本発明の一実施例のシート寸法測定装
置が設置された製鉄工場における圧延ラインを示す模式
図である。アンコイラ１から供給された金属帯（コイ
ル）は検査テーブル２を通って、サイドトリーマ３で製
品幅にトリームされる。製品幅が決まったコイル１はゲ
ージテーブル４で各種の検査装置により製品板厚、ピン
ホール（穴）有無、表面疵、内部欠陥等の検査が行われ
る。剪断機５により製品長さに剪断されてシートの形と
なってベルトコンベア１２でパイラへ搬送される。剪断
されたシート１３とシート１３の間は約３０ｍｍ〜２０
０ｍｍの間隔を開けて、オンラインシート寸法測定装置
７を通過する際にベルトコンベア１２上でシート状にな
った製品の剪断長、幅及び直角度２角が測定される。

【００１２】オンラインシート寸法測定装置７による測
定結果及び寸法公差基準に基づいて寸法はずれの判定を
行う。寸法はずれシートはその程度によって、Ｒパイラ
８，Ｑパイラ９にリゼクトされ良品はＰパイラ１０にパ
イリングされる。なお、ゲージテーブル４で検査した結
果、検査基準はずれ品はオンラインシート寸法測定装置
７での測定結果と同様にその程度によって、Ｒパイラ
８，Ｑパイラ９にリジェクトされる。ベルトコンベア１
２は２本ベルト１２ａからなりシート１３は図のように
ベルトコンベア１２上を搬送される。

【００１３】図３はベルトコンベア１２上のセンサの配
置を示した斜視図である。シート先端検出器１４はシー
トの先端を検出し、センサ１５，１６はシートの先端面
の位置データを、センサ１９，２０はシートの後端面の
位置データを、センサ１７，１８はシートの左端面の位
置データを、センサ２１はシートの右端面の位置データ
をそれぞれ測定する。シート先端検出器１４及びセンサ
１５，１６は固定されており、センサ１７，１８，１
９，２０，２１は後述するように移動自在に支持されて
おり、シート端部に自動的に追従制御される。センサ１
５，１６の直下にはストロボ２２，２３が布設されてい
る。センサ１９，２０の直下にはそのセンサと同期して
移動するストロボ２４，２５が布設されている。シート
幅方向を測定するセンサ１７，１８，２１にはストロボ
をセンサ内部に内蔵しており、センサとの角度は１０度
〜４５度でストロボによりシートの端部を照射してその
反射光を受光する。

【００１４】図４はセンサの配置を上からみた状態の図
である。センサ１７，１８は高精度ステージ３４に取り
付けられ、パルスモータ３７で移動してシート１３の左
端部に自動追従する。ステージ３４でも機械系歪は皆無
でないことから、ステージの移動時の歪から発生するセ
ンサの傾きによる測定誤差を自動補正するため、マグネ
スケール４１，４２によりセンサの位置ずれを測定して
自動補正をする。即ち、センサ１７，１８は、シートの
搬送方向に沿って配置されているが、その移動に伴っ
て、シートの搬送方向に対して位置ずれを起こす場合が
ある。そのような場合にはマグネスケール４１，４２の
値（両者の差）に基づいて自動補正する。

【００１５】また、センサ１９，２０はステージ３５に
取り付けられ、パルスモータ３８で移動してシート先端
検出器１４が先端部を検出したときに後端部の位置にあ
るように自動追従する。ステージ３５の移動時の歪から
発生するセンサ１９，２０の傾きによる測定誤差を自動
補正するため、マグネスケール４３，４４によりセンサ
の位置ずれを測定して自動補正をする。即ち、センサ１
９，２０は、シートの搬送方向に対して直交する方向に
沿って配置されているが、その移動に伴って、シートの
搬送方向に直交する方向に対して位置ずれを起こす場合
がある。そのような場合には、マグネスケール４３，４
４の値（両者の差）に基づいて自動補正する。センサ２
１はステージ３６に取り付けられ、パルスモータ３９で
移動してシート１３の右端部に自動追従する。なお、こ
こではセンサの位置の測定精度を高めるために１μ程度
の分解能を有するマグネスケールを採用するとともに、
ステージ３４，３５についてはマグネスケール２軸方式
を採用している。また、センサ１５，１６と１９，２０
とは平行に配置されているものとする。

【００１６】図５は上述のセンサの方式を示した説明図
である。センサ１５，１６及び１９，２０は光透過式の
ものが用いられ、センサ１７，１８，２１は光反射式の
ものが用いられている。センサ１５，１６及び１９，２
０はシートを搬送するベルト１２ａとベルト１２ａとの
間にストロボ２２，２３及び２４，２５に対向して配置
されており、これらのセンサの中央部をストロボが照射
するように配置されている。また、センサ１７，１８，
２１はベルト１２ａ，１２ａの上部に内蔵したストロボ
と共に取り付けられている。上記の各センサは、イメー
ジセンサ又はＣＣＤにより構成されており、その分解能
は７μ程度である。

【００１７】図１は上述のセンサ、ストロボ等を組み込
んだ本発明の一実施例に係るシート寸法測定装置の回路
図である。演算回路５０は上述の各センサからの検出信
号を入力して所定の演算処理をしてその結果を出力する
と共に、駆動回路５１〜５３を介してパルスモータ３７
〜３９を駆動することによりステージ３４〜３６を駆動
してセンサ１７〜２１の位置を調整する。

【００１８】次に動作説明をする。最初に事前に準備し
たデータで製品寸法によってステージ３４〜３６の位置
を調整することにより、センサ１７〜２１がシートの端
部に位置するようにプリセットして位置決めしておき、
シート１３の到着を待つ。搬送されてきたシート１３の
先端がシート先端検出器１４により検出されると、その
検出信号が演算回路５０に入力する。この検出信号が演
算回路５０に入力すると、演算回路５０は、シート先端
検出器１４から一定距離だけ離れた位置に設置されてい
るセンサ１５，１６の出力信号を取り込み、その入力信
号がセンサ１５，１６の中央部に相当する位置信号にな
ると、そのタイミングでストロボ２２〜２５、及びセン
サ１７，１８，２１に内蔵したストロボ１７ａ，１８
ａ，２１ａを同時に点灯してシート１３の端部を照射
し、この時の各マグネスケール４１〜４５の出力と各セ
ンサ１５〜２１の検出データとを取り込む。そして、こ
の時の入力データに基づいて後述する演算処理をしてシ
ート１３の各寸法を求める。なお、この各マグネスケー
ル４１〜４５の出力は、後述するセンサの間隔ｂ，Ｌ
1，Ｌ2 を規定するためと、センサ１７，１８、１９，
２０が搬送方向又は搬送方向に直交する方向に位置ずれ
を起こした場合のセンサの計測値の補正とに用いられ
る。この位置ずれに対する補正については上述のとおり
である。

【００１９】また、ストロボが同時に点灯した時点の各
センサ１５〜２１の検出データを取り込んだ際に、セン
サ１７〜２１の中央部にシート１３の端部が位置してい
るかどうかを判別して、位置していないと判断された場
合にはそのずれ量を求めて駆動回路５２，５４，５６に
出力する。例えばセンサ１７，１８の位置がずれていた
場合には、駆動回路５２はそのずれ量に基づいてパルス
モータ３７を駆動してステージ３４を移動する。その移
動量はマグネスケール４１，４２により検出されて演算
回路５０に入力し、センサ間の距離データが補正され
る。センサ１９，２０及びセンサ２１の場合にもステー
ジ３５及びステージ３６を同様にして移動・制御する。
このようにして位置調整することにより各センサ１７〜
２１がシート１３の端部の真上に位置するようにし、次
に搬送されて来るシート１３の測定に備える。以上のよ
うにして、各センサ１５〜２１の中央部でシート１３の
端部が測定できるようにセンサの位置を追随制御して、
その測定精度を高めるようにしている。

【００２０】次に、上述のようにして各センサから入力
した検出データに基づいてシート１３の寸法を求める方
法を説明する。図６は剪断長さＬを求めるための説明図
であり、図の各符号は次のとおりである。 Ｌ：シート長さ（剪断長さ） Ｗ：シート幅 ａ：センサ１５と１６の間隔（例えば２０ｍｍ） ｂ：センサ１７と１８の間隔 Ｌ１：センサ１６とセンサ１９の中心距離 Ｌ２：センサ１７とセンサ２１の中心距離 δ１：センサ１５のシートエッジ検出位置とセンサー中心の距離 δ２：センサ１６のシートエッジ検出位置とセンサー中心の距離 δ３：センサ１７のシートエッジ検出位置とセンサー中心の距離 δ４：センサ１８のシートエッジ検出位置とセンサー中心の距離 δ５：センサ１９のシートエッジ検出位置とセンサー中心の距離 δ６：センサ２０のシートエッジ検出位置とセンサー中心の距離 δ７：センサ２１のシートエッジ検出位置とセンサー中心の距離 なお、δ１，δ２，δ５，δ６はシートの中心から離れ
る方向を正、δ３，δ４，δ７はシートの中心に近付く
方向を正とする。 (1) 剪断長さＬ 図６の１／２Ｗにおけるライン上の長さＬａは次式によ
り求められる。 Ｌａ＝Ｌ１＋（δ１＋δ２）／２＋（δ５＋δ６）／２ シートのラインに対する角度をθとすると、 ｔａｎθ＝ｓｉｎθ＝（δ３−δ４）／ｂ Ｌａを補正すると Ｌ＝Ｌａｃｏｓθ が得られる。従って、次の（数１）により剪断長さＬが
求められる。

【数１】

【００２１】(2) 幅Ｗ 上述の剪断長さＬの場合について測定方向を９０゜ずら
すことによりシートの幅Ｗが求められるので、次の（数
２）が得られる。

【数２】

【００２２】(3) 直角度Ｌθ，Ｒθ 図６により（数３）及び（数４）が得られ、この式によ
り直角度Ｌθ，Ｒθが求められる。

【数３】

【数４】 従って、６００ｍｍに換算した直角度Ｌａ，Ｒａはそれ
ぞれ次式により求められる。

【数５】

【数６】

【００２３】ところで、上述の演算処理を演算回路５０
で行う場合にはソフトウェア演算によってもよいが、高
速ハードウェア演算及びソウェア演算を両立した構成に
して高速演算をさせることにより、搬送ラインがより高
速になった場合にも対応することができる。また、基準
校正片を別のラインに設けて測定装置全体をそのライン
上に移動してすることにより、装置の測定精度を確認し
たり、或いは校正をすることもできる。

【００２４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、先端部測
定用のセンサが測定した位置データが所定の値（センサ
の光軸中心）になった時点で、シートの各端部を瞬間的
に照射してその瞬間的における、各マグネスケールの出
力と各センサの位置データとに基づいて演算処理し、ま
た、その演算の際に、後端部測定用のセンサ及び第１の
側端部測定用のセンサがその移動に伴って発生する位置
ずれによって斜めになっていても、それを検出して演算
処理上で補正するようにしたので、シートが斜めに搬送
されたり、センサが斜めになっていたりしても、その剪
断長、幅又は直角度がいずれも高精度に演算される。

【００２５】更に、本発明によれば、センサの光軸中心
がシートの端部位置となるように、センサを搭載した各
ステージを移動制御するようにしたので、シートが上下
方向に変動しても測定の際の幾何学的な誤差が少なくな
り、算出結果は高精度なものとなっている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のシート寸法検出装置の電気
回路を示したブロック図である。

【図２】図１のシート寸法検出装置が設置されているラ
インの概要図である。

【図３】図１のシート寸法検出装置のセンサとベルトコ
ンベアとの相対位置を示す配置概要図である。

【図４】図１のシート寸法検出装置のセンサの配置を上
からみた配置概要図である。

【図５】光透過式のセンサ及び光反射式のセンサの説明
図である。

【図６】シート寸法を求める際の説明図である。

【図７】本発明の動作を説明するための説明図である。

【符号の説明】

１ アンコイラ ２ 検査テーブル ３ サイドトリーマ ４ ゲージテーブル ５ 剪断機 ６ コンベア ７ シート寸法検出装置 ８ Ｒパイラ ９ Ｑパイラ １０ Ｐパイラ １１ コンベア駆動ロール １２ ベルトコンベア １３ シート １４ シート先端検出器 １５〜２１ センサ ２２〜２５ ストロボ ３４〜３６ ステージ ３７〜３９ パルスモータ ４１〜４５ マグネスケール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 牧 宏 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−58405（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−282607（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−38307（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−155803（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベルトコンベア上を走行する鋼板の寸法
   を測定する装置において、 鋼板の搬送方向に対して直交する方向に沿って少なくと
   も１対設けられ、鋼板の先端部の位置データを測定する
   先端部測定用のセンサと、 鋼板の搬送方向に沿って少なくとも１対設けられ、鋼板
   の一方の側端部の位置データを測定する第１の側端部測
   定用のセンサと、 鋼板の他方の側端部の位置データを測定する第２の側端
   部測定用のセンサと、 鋼板の搬送方向に対して直交する方向に沿って少なくと
   も１対設けられ、鋼板の後端部の位置データを測定する
   後端部測定用のセンサと、 前記各センサに対応した位置にそれぞれ設けられ、前記
   先端部測定用のセンサが測定した位置データがその光軸
   中心に相当する値になった時点で同時に鋼板の各端部を
   瞬間的に照射する照明手段と、 前記後端部測定用のセンサ及びそれに対応した照明手段
   が搭載され、鋼板の搬送方向に対して前後に移動制御さ
   れる第１のステージと、 前記第１の側端部測定用のセンサ及びそれに対応した照
   明手段が搭載され、鋼板の搬送方向に対して直交する方
   向に移動制御される第２のステージと、 前記第２の側端部測定用のセンサ及びそれに対応した照
   明手段が搭載され、鋼板の搬送方向に対して直交する方
   向に移動制御される第３のステージと、 前記第１のステージに平行配置され、当該ステージに搭
   載されたセンサの位置をそれぞれ検出して出力する第１
   の１対のマグネスケールと、 前記第２のステージに平行配置され、当該ステージに搭
   載されたセンサの位置をそれぞれ検出して出力する第２
   の１対のマグネスケールと、 前記第３のステージに配置され、当該ステージに搭載さ
   れたセンサの位置を検出して出力する第３のマグネスケ
   ールと、 前記照明手段が鋼板の各端部を照射したときの前記各マ
   グネスケールの出力と前記各センサの位置データとに基
   づいて、前記第１のステージに搭載された後端部測定用
   のセンサの鋼板の搬送方向に対して直交する方向に対す
   る位置ずれ及び前記第２のステージに搭載された前記第
   １の側端部測定用のセンサの鋼板の搬送方向に対する位
   置ずれを考慮して、鋼板の剪断長、幅又は直角度を算出
   する演算手段と、 前記照明手段が鋼板の各端部を照射したときの各センサ
   の位置データに基づいて、次に搬送されてくる鋼板の端
   部が各センサの光軸中心に相当する値になるように、前
   記第１のステージ、前記第２のステージ及び前記第３の
   ステージをそれぞれ移動制御する駆動手段と を有することを特徴するシート寸法測定装置。